Differenze morfologiche del femore prossimale in

Reumatismo, 2003; 55(2):93-97
LAVORO ORIGINALE
Differenze morfologiche del femore prossimale
in donne con osteoporosi postmenopausale
con fratture vertebrali o dell’anca*
Femoral neck morphology differentiates femoral neck
from vertebral osteoporotic fracture
N. Malavolta, M. Frigato, R. Mulè, C. Ripamonti1
U.O. Medicina Interna, Dipartimento di Medicina Interna e dell’Invecchiamento, Azienda S.Orsola-Malpighi, Bologna;
Scuola di Specializzazione di Reumatologia - Università degli Studi di Bologna; 1Medicina Interna Istituto Ortopedico Rizzoli
SUMMARY
Mineral density and bone geometry are the two main biomechanical factors related to bone resistance to stress.
Objective: In this study we assess whether differences in the proximal femur geometry (PFG) characterize different
types of osteoporotic fractures.
Methods: We studied 533 postmenopausal women aged 50 - 85. They were divided into four groups matched for bone
mineral density at the femoral neck; without fractures (165), vertebral fractures (139), trochanteric fractures (102), and
hip fractures (127). Dual X-Ray absorptiometry (DXA) scans at the spine and at the hip were carried out to measure
bone mineral density and the DXA images were used to define the proximal femur geometry parameters of the hip.
Results: Age, height, vertebral BMD and PFG parameters (i.e.femoral neck-shaft angle (NSA) and hip axis length (HAL)
were different when all four groups were compared by the Anova test. Patients with vertebral fractures were then compared by multivariate analysis to those with trochanteric fractures. The variables that discriminated the two groups
were: age, age at menopause, weight, height, and vertebral BMD, but not PFG. Comparing vertebral to hip fractures
the distinguishing variables were: vertebral BMD, height, NSA and HAL. We found that hip fractures had longer HAL
and wider NSA than vertebral fractures, whereas no statistically significant differences were found between trochanteric
fractures and vertebral fractures concerning PFG. Conclusions: These data indicate that differences in PFG parameters might have a role in predisposing to femoral neck fracture.
Reumatismo, 2003; 55(2):93-97
INTRODUZIONE
L
a densità (1, 2) e la geometria (3, 4) ossea sono
due dei principali fattori correlati, dal punto di
vista biomeccanico, alla resistenza ossea al carico;
numerosi studi hanno evidenziato la associazione
fra bassa densità ossea ed aumentato rischio di fratture (5, 6). Meno studiata è la associazione fra ca-
*Lavoro premiato al XXXVIII Congresso della Società Italiana di
Reumatologia, Padova, 2001
Indirizzo per la corrispondenza:
Dott.ssa Nazzarena Malavolta, Unità Operativa di Medicina Interna
Dipartimento di Medicina Interna e dell’Invecchiamento
Scuola di Specializzazione di Reumatologia
Azienda ospedaliera S. Orsola-Malpighi
Via Massarenti 9, 40138 Bologna
E-mail: [email protected]
ratteristiche geometriche dell’osso e aumentato rischio di frattura. Del tutto recentemente, tuttavia, alcuni studi hanno evidenziato come anche la geometria dell’osso rappresenti un fattore di rischio per
le fratture dell’anca (7, 8) e come la riduzione di altezza di uno o più corpi vertebrali si associ ad un
aumentato rischio di fratture degli stessi (9). Tali osservazioni hanno indotto ad ipotizzare che nelle
fratture vertebrali la alterata geometria di un metamero rappresenti una condizione predisponente ad
ulteriori cedimenti vertebrali, mentre nell’anca essa potrebbe rappresentare un fattore concorrente al
primo evento. Questa ipotesi è inoltre supportata da
studi di biomeccanica che dimostrano un rapporto
fra frattura del collo femorale e angolo di incidenza della forza di carico che porta alla frattura (10).
Si potrebbe quindi prospettare per alcuni parametri
94
N. Malavolta et al.
geometrici del collo femorale un ruolo nella patogenesi della frattura di anca indipendente dalla massa ossea. A tale scopo abbiamo verificato se alcuni
parametri geometrici del femore prossimale di donne in menopausa con fratture del collo femorale o
del gran trocantere si differenziano da quelli di donne con fratture del rachide, selezionate per avere
identica densità del collo femorale. Le misure geometriche sono state effettuate sulla immagine densitometrica del femore prossimale che offre tale
possibilità oltre, ovviamente, a quella della misura
della densità ossea.
CASISTICA E METODI
In questo studio sono state valutate 533 donne in
menopausa di età media compresa fra 50 e 85 anni, e che avevano eseguito l’esame densitometrico
presso l’Istituto Ortopedico Rizzoli. Esse sono state suddivise in quattro gruppi selezionati in modo
da avere eguale densità ossea del collo femorale. Il
primo gruppo comprendeva 165 donne senza fratture, il secondo 139 donne con fratture vertebrali
(FV), il terzo 102 con fratture del gran trocantere
(FGT) e il quarto 127 donne con fratture del collo
femorale (FCF). Dallo studio erano state escluse le
donne con grave artrosi, reumatismi infiammatori
e neoplasie. Sono state considerate solo le fratture
dovute a traumatismi minori. Tutte le fratture vertebrali sono state documentate mediante Rx-grafia
del segmento osseo interessato e diagnosticate se
vi era una riduzione dell’altezza vertebrale anteriore, media o posteriore di almeno il 25%. Tutte
le donne sono state sottoposte a densitometria ossea a doppio raggio fotonico con densitometro Norland XR 36 (Norland Corp, Fort Atkinson, WI) sia
al rachide lombare che al femore prossimale. Per
lo studio sono state riportate le densità minerali ossee (BMD) del collo femorale, del gran trocantere, del triangolo di Ward e del rachide lombare. Si
sono inoltre misurati, la lunghezza del collo femorale (LCF), dal margine del gran trocantere alla linea acetabolare interna lungo l’asse del collo femorale e l’angolo cervico-diafisario (ACD) (formato dagli assi del collo femorale e dalla diafisi del
femore). Il confronto statistico dei gruppi è stato effettuato mediante l’Anova test di cui si è utilizzato il test post hoc di Bonferroni per i confronti multipli fra le varie coppie dei gruppi di variabili in esame. Un modello lineare generalizzato multivariato
è stato utilizzato per selezionare le variabili differenzianti i gruppi di fratture in esame (pacchetto
statistico SPSS).
RISULTATI
La tabella I riporta la caratteristiche della popolazione esaminata, suddivisa in base al tipo di frattura o alla sua assenza. All’Anova test i gruppi risultavano significativamente diversi per età, altezza, BMD vertebrale, ACD e LCF. Per il criterio di selezione, i gruppi avevano eguale BMD
del collo femorale ed inoltre non differivano significativamente per la BMD del gran trocantere
e del triangolo di Ward. Usando una analisi lineare multivariata, si è individuato un modello
che comprendesse le variabili, tra tutte quelle considerate, che fossero in grado di differenziare significativamente le fratture vertebrali da quelle
sia del collo femorale che del gran trocantere. Fra
fratture vertebrali e fratture del gran trocantere risultavano variabili significativamente discrimi-
Tabella I - Confronto fra i gruppi in esame delle variabili considerate.
Età
(anni)
Età men
(anni)
Altezza
(cm)
Peso
(Kg)
BMD collo BMD* trocant
(mg/cm 2)
(mg/cm 2)
BMD* Ward
(mg/cm 2)
BMD* vert Ang.Cerv-diaf Lungh collo
(mg/cm 2)
(gradi)
(cm)
Contr.
72.0±9.7 48.7±5.03 157.8±5.8
58.1±8.6 555.6±51.4
466.7±64.7
383.7±63.9 740.4± 134.5
122.8±5.4
10.7±0.7
Fr. Vert.
72.5±7.8 48.1±4.5 156.4±6.1b 56.7±9.0 554.9±64.4
461.3±80.6
372.0±68.6 680.5±124.6c
122.8±5.2
10.7±0.7
a
Fr. Troc.
77.5±10
59.8±9.9 558.7±65.9
450.2±74.0
380.6±81.7 736.6±138.9
123.3±6.3
10.8±0.69
Fr. Collo
73.6±10.3 48.6±3.9 159.5±6.1 58.2±10.6 556.2±75.6
468.3±80.3
377.8±77.5 756.8±146.4
126.5±6.2d
11.0±0.73e
0.001
0.001
p*
0.001
49.5±3.7 158.4±5.6
N.S.
0.001
N.S.
N.S.
N.S.
N.S.
0.001
*Anova test ; Anova: test post hoc. a: p< 0.001 Vs controlli e fratture vertebrali; a: p<0.01 Vs fr collo femorale; b: p<0.001 Vs fr collo e fr troc.; c: p<0.001 Vs altri sottogruppi;
d: p<0.001 Vs altri sottogruppi; e: p<0.001 Vs controlli
95
Differenze morfologiche del femore prossimale in donne con osteoporosi postmenopausale
Tabella II - Differenze fra fratture vertebrali e del gran trocantere (modello lineare generalizzato).
Fr Vert
Vs
Fr Troc
Età
Età men
Altezza
Peso
BMD
Collo
BMD*
Trocan
BMD*
ward
BMD*
Vert
ACD
LCF
0.001*
N.S.*
0.008*
N.S.*
N.S.*
N.S.*
N.S.*
0.001*
N.S.*
N.S.*
0.075°
0.026°
0.029°
0.026°
0.001°
0.005°
0.003°
0.043°
0.001°
0.002°
*Test degli effetti fra variabili. Valore della p; °R2
Tabella III - Differenze fra le fratture vertebrali e del collo femorale (modello lineare generalizzato).
Fr Vert
Vs
Fr Collo fem
Età
Età men
Altezza
Peso
BMD
Collo
BMD*
Trocan
BMD*
ward
BMD*
Vert
ACD
LCF
N.S.*
N.S.*
0.001*
N.S.*
N.S.*
N.S.*
N.S.*
0.001*
0.001*
0.001*
0.004°
0.004°
0.062°
0.010°
0.001°
0.002°
0.002°
0.074°
0.093°
0.039°
*Test degli effetti fra variabili. Valore della p; °R
2
nanti i due tipi di frattura, l’età, l’altezza e la densità del rachide lombare (Tab. II). Altezza, BMD
vertebrale, ACD e LCF entravano invece nel modello discriminante le FV da quelle del collo femorale (Tab. III). Fra fratture del collo femorale
e del gran trocantere risultano discriminanti le variabili ACD (p<0.001, R2=0.062) e LCF (p<0.017,
R2= 0.025).
DISCUSSIONE
In questo studio valutiamo se alcuni parametri geometrici del collo femorale svolgono un ruolo specifico nella patogenesi delle fratture di anca. A tale scopo abbiamo selezionato donne in menopausa, con fratture di collo femorale, del gran trocantere, del rachide dorsale o lombare e un gruppo di
controllo senza fratture. I gruppi di soggetti in esame sono stati appaiati per densità ossea del collo
femorale in modo da annullare il ruolo di quest’ultima quale fattore discriminante fra i gruppi. Questo ha fatto si che anche le densità al triangolo di
Ward e al gran trocantere non fossero significativamente differenti fra i tre gruppi di soggetti fratturati e il gruppo di controllo. Una differenza statisticamente significativa era invece rilevabile fra i
gruppi, all’Anova test, relativamente alla densità
ossea del rachide lombare, ai parametri della geo-
metria del collo femorale, all’età e all’altezza indicando per queste variabili diversità di valori fra
i gruppi in esame. Utilizzando una analisi multivariata abbiamo quindi verificato quali delle variabili utilizzate erano in grado di discriminare le donne con fratture vertebrali da quelle con gli altri due
tipi di frattura. Nessuna della variabili geometriche
entrava nel modello che discrimina le fratture vertebrali da quelle del gran trocantere. I nostri dati
pertanto non confermano quelli della letteratura
(11), relativi peraltro a campioni di soggetti in cui
venivano raggruppate sia fratture del collo femorale che fratture del gran trocantere, circa l’esistenza di caratteristiche anatomiche del femore
prossimale che differenzino le donne osteoporotiche con frattura del gran trocantere da quelle con
fratture vertebrali. Altre variabili differenziano questi due gruppi di donne quali la minore densità ossea del rachide nelle fratture vertebrali e l’età anagrafica più avanzata, il maggiore peso corporeo e
la maggiore altezza nelle fratture del gran trocantere. Questi dati concordano con quanto già riportato in letteratura circa il rapporto fra altezza e rischio di fratture dell’anca (12) e la migliore capacità di predire il rischio della densità misurata nella sede di frattura (13). Viene inoltre confermato
che la frattura del gran trocantere si verifica in età
più avanzata rispetto alle fratture del rachide (14).
Le variabili altezza e BMD vertebrale entrano an-
96
N. Malavolta et al.
che nel modello che differenzia le fratture del collo femorale da quelle vertebrali in aggiunta all’angolo cervico-diafisario e alla lunghezza del collo
femorale. Altri Autori avevano già evidenziato che
alcuni parametri della geometria del collo femorale rappresentano fattori di rischio per le fratture del
collo femorale evidenziando così una diversità fra
soggetti con queste fratture e individui di controllo non fratturati (7, 8). Più recentemente è stato riportato che la lunghezza del collo femorale in una
popolazione di donne italiane discrimina soggetti
con fratture vertebrali e dell’anca (15) analogamente a quanto da noi osservato in questo studio,
nel quale la capacità discriminante viene estesa anche all’ACD, già da altri riportato come fattore di
rischio di frattura dell’anca (8, 16) ma non come
variabile in grado di discriminare fra questa frattura e quella vertebrale. Il fatto che dai nostri dati
emerga una differenza circa la LCF e l’ampiezza
dell’ACD tra soggetti con FCF e FV, essendo nei
gruppi esaminati la BMD eguale in tutte le sedi di
misura del femore prossimale, può essere indicativo di un ruolo specifico dei fattori geometrici esaminati nel predisporre alla frattura del collo femorale, indipendentemente da altri noti fattori di rischio quali la ridotta massa ossea. Altrettanto non
possiamo dire per le fratture trocanteriche in cui la
geometria del femore prossimale è simile a quella
dei soggetti con fratture vertebrali. Questa frattura
appare quindi più direttamente dipendente dalla ridotta massa ossea e pertanto più associata alla
osteoporosi. Il nostro studio ha la limitazione di basarsi su una casistica numericamente limitata che
non riproduce le caratteristiche della popolazione
generale da cui è stata selezionata. Esso tuttavia
evidenzia che alcuni fattori geometrici del collo femorale quali l’ACD e la LCF sono elementi che
differenziano i soggetti osteoporotici con frattura
del collo femorale da quelli con fratture vertebrali
prospettandone un ruolo specifico nella patogenesi delle prime, ruolo che ovviamente necessita di
ulteriori verifiche e conferme.
RIASSUNTO
La densità e la geometria ossea sono i principali fattori correlati alla resistenza ossea al carico. In questo studio verifichiamo se differenze nella geometria del femore prossimale caratterizzano differenti tipi di frattura da osteoporosi.
A tale scopo abbiamo valutato se la lunghezza del collo femorale (LCF) e l’angolo cervico-diafisario (ACD) di donne osteoporotiche post-menopausali, con fratture del collo femorale (FCF) o del gran trocantere (FGT), si differenziano da quelli di donne con fratture vertebrali (FV) aventi identica densità ossea al femore prossimale. I risultati hanno evidenziato che l’ACD è più ampio e la LCF maggiore nei soggetti osteoporotici con FCF rispetto a quelli con FV.
Questo può avere un ruolo predisponente per la FCF.
Parole chiave - Densità minerale ossea, osteoporosi, geometria del femore prossimale, fattori di rischio, fratture vertebrali, fratture di femore.
Key words - Bone mineral density, osteoporosis, proximal femur geometry, risk factors, vertebral fractures, hip fractures.
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